JP2021150600A - Semiconductor storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、半導体記憶装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to semiconductor storage devices.
メモリセルを含む複数のメモリブロックと、所定のメモリセルブロックを選択して動作させるブロック選択回路と、を備えた半導体記憶装置が知られている。ブロック選択回路において、動作タイミングあるいは印加電圧が異なるトランジスタアレイ領域同士の間では、高い電位差が発生し、耐圧破壊が起きやすいことが問題になっている。 A semiconductor storage device including a plurality of memory blocks including memory cells and a block selection circuit that selects and operates a predetermined memory cell block is known. In the block selection circuit, there is a problem that a high potential difference is generated between transistor array regions having different operation timings or applied voltages, and withstand voltage failure is likely to occur.
本発明が解決しようとする課題は、動作タイミングあるいは印加電圧が異なるトランジスタアレイ領域同士の間で、電位差を緩和させる構造を有する半導体記憶装置を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a semiconductor storage device having a structure for relaxing a potential difference between transistor array regions having different operation timings or applied voltages.
実施形態の半導体記憶装置は、基板と、第1不純物領域と、第2不純物領域と、第1トランジスタと、第3不純物領域と、第4不純物領域と、第2トランジスタと、活性領域とを持つ。第1不純物領域は、前記基板上に設けられ、第1導電型を有する。第2不純物領域は、前記基板上に設けられ、前記第1不純物領域と第1方向に離れて位置し、前記第1導電型を有する。第1トランジスタは、前記第1不純物領域と前記第2不純物領域の間であって、基板表面上に設けられた第1電極とを含む。第3不純物領域は、前記基板上に設けられ、前記第1不純物領域と前記第1方向と交差する第2方向に離れて位置し、第1導電型を有する。第4不純物領域は、前記基板上に設けられ、前記第3不純物領域と前記第1方向に離れて位置し、前記第1導電型を有する。第2トランジスタは、前記第3不純物領域と、前記第4不純物領域の間であって、基板表面上に設けられた第2電極とを含む。活性領域は、前記第1トランジスタと前記第2トランジスタの間に設けられ、第1導電型を有する。 The semiconductor storage device of the embodiment has a substrate, a first impurity region, a second impurity region, a first transistor, a third impurity region, a fourth impurity region, a second transistor, and an active region. .. The first impurity region is provided on the substrate and has a first conductive type. The second impurity region is provided on the substrate, is located away from the first impurity region in the first direction, and has the first conductive type. The first transistor includes a first electrode provided on the surface of the substrate between the first impurity region and the second impurity region. The third impurity region is provided on the substrate, is located apart from the first impurity region in the second direction intersecting the first direction, and has a first conductive type. The fourth impurity region is provided on the substrate, is located away from the third impurity region in the first direction, and has the first conductive type. The second transistor includes a second electrode provided on the surface of the substrate between the third impurity region and the fourth impurity region. The active region is provided between the first transistor and the second transistor, and has a first conductive type.
以下、実施形態の半導体記憶装置を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the semiconductor storage device of the embodiment will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
[全体構成]
以下、図面を参照して、第1の実施形態に係る半導体記憶装置の構成について説明する。尚、以下の図面は模式的なものであり、説明の都合上、一部の構成を省略することがある。
(First Embodiment)
[overall structure]
Hereinafter, the configuration of the semiconductor storage device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. The following drawings are schematic, and some configurations may be omitted for convenience of explanation.
図1は、第1の実施形態に係る半導体記憶装置10の構成を示す模式的な等価回路図である。
FIG. 1 is a schematic equivalent circuit diagram showing the configuration of the
本実施形態に係る半導体記憶装置10は、メモリセルアレイMAと、メモリセルアレイMAを制御する周辺回路PCと、を備える。
The
メモリセルアレイMAは、複数のメモリブロックMBを備える。これら複数のメモリブロックMBは、複数のメモリユニットMUを備える。これら複数のメモリユニットMUの一端は、それぞれ、ビット線BLを介して周辺回路PCに接続される。また、これら複数のメモリユニットMUの他端は、それぞれ、共通のソース線SLを介して周辺回路PCに接続される。 The memory cell array MA includes a plurality of memory blocks MB. These plurality of memory block MBs include a plurality of memory units MU. One end of each of the plurality of memory units MU is connected to the peripheral circuit PC via the bit line BL. Further, the other ends of the plurality of memory units MU are each connected to the peripheral circuit PC via a common source line SL.
メモリユニットMUは、ビット線BL及びソース線SLの間に直列に接続されたドレイン選択トランジスタSTD、メモリストリングMS、及び、ソース選択トランジスタSTSを備える。以下、ドレイン選択トランジスタSTD、及び、ソース選択トランジスタSTSを、単に選択トランジスタ(STD、STS)と呼ぶ事がある。 The memory unit MU includes a drain selection transistor STD, a memory string MS, and a source selection transistor STS connected in series between the bit line BL and the source line SL. Hereinafter, the drain selection transistor STD and the source selection transistor STS may be simply referred to as selection transistors (STD, STS).
メモリストリングMSは、直列に接続された複数のメモリセルMCを備える。本実施形態に係るメモリセルMCは、ゲート絶縁膜に電荷蓄積膜を含む電界効果型のトランジスタである。メモリセルMCのしきい値電圧は、電荷蓄積膜中の電荷量に応じて変化する。尚、1のメモリストリングMSに対応する複数のメモリセルMCのゲート電極には、それぞれ、ワード線WLが接続される。 The memory string MS includes a plurality of memory cells MC connected in series. The memory cell MC according to the present embodiment is a field-effect transistor having a charge storage film in the gate insulating film. The threshold voltage of the memory cell MC changes according to the amount of charge in the charge storage film. A word line WL is connected to each of the gate electrodes of the plurality of memory cells MC corresponding to one memory string MS.
選択トランジスタ(STD、STS)は電界効果型のトランジスタである。選択トランジスタ(STD、STS)のゲート電極には、それぞれ、選択ゲート線(SGD、SGS)が接続される。ドレイン選択線SGDは、メモリフィンガーMFに対応して設けられ、1のメモリフィンガーMF中の全てのメモリユニットMUに共通に接続される。ソース選択線SGSは、1のメモリブロックMB中の全てのメモリユニットMUに共通に接続される。 The selection transistor (STD, STS) is a field effect transistor. Selected gate wires (SGD, SGS) are connected to the gate electrodes of the selective transistors (STD, STS), respectively. The drain selection line SGD is provided corresponding to the memory finger MF and is commonly connected to all the memory unit MUs in one memory finger MF. The source selection line SGS is commonly connected to all memory unit MUs in one memory block MB.
周辺回路PCは、動作電圧を生成する動作電圧生成回路21と、アドレスデータをデコードするアドレスデコーダ22と、アドレスデコーダ22の出力信号に応じてメモリセルアレイMAに動作電圧を転送するブロック選択回路23及び電圧選択回路(以下では制御回路と呼ぶ)24と、ビット線BLに接続されたセンスアンプ25と、これらを制御するシーケンサ26と、を備える。
The peripheral circuit PC includes an operating
動作電圧生成回路21は、複数の動作電圧出力端子31を備える。動作電圧生成回路21は、例えば、降圧回路及びチャージポンプ回路等の昇圧回路を含む。動作電圧生成回路21は、例えば、シーケンサ26からの制御信号に従って、メモリセルアレイMAに対する読出動作、書込動作及び消去動作に際して、ビット線BL、ソース線SL、ワード線WL及び選択ゲート線(SGD、SGS)に印加される複数通りの動作電圧を生成し、複数の動作電圧出力端子31に同時に出力する。動作電圧出力端子31から出力される動作電圧は、シーケンサ26からの制御信号に従って適宜調整される。
The operating
動作電圧生成回路21は、読出動作に際し、動作電圧として読出電圧及び読出パス電圧を生成する。読出電圧は、選択メモリセルMCに記憶されたデータの判別に使用される電圧である。読出電圧がワード線WLに印加された場合、これに接続された複数のメモリセルMCのうちの一部がON状態となり、それ以外のメモリセルMCはOFF状態となる。読出パス電圧は、メモリセルMCをON状態にするための電圧であり、読出電圧よりも大きい。読出パス電圧がワード線WLに印加された場合、これに接続された複数のメモリセルMCは全てON状態となる。
The operating
また、動作電圧生成回路21は、書込動作に際し、動作電圧として書込パス電圧及びプログラム電圧を生成する。書込パス電圧は、メモリセルMCをON状態にするための電圧であり、読出電圧以上の大きさを有する。書込パス電圧がワード線WLに印加された場合、これに接続された複数のメモリセルMCは全てON状態となる。プログラム電圧は、メモリセルMCの電荷蓄積膜に電荷を蓄積させるための電圧であり、書込パス電圧よりも大きい。書込パス電圧がワード線WLに印加された場合、複数のメモリセルMCのうちの一部の電荷蓄積膜に電子が蓄積する。
Further, the operating
アドレスデコーダ22は、複数のブロック選択線BLKSEL及び複数の電圧選択線33を備える。アドレスデコーダ22は、例えば、シーケンサ26からの制御信号に従って順次アドレスレジスタのアドレスデータを参照し、このアドレスデータをデコードして、アドレスデータに対応する所定のブロック選択トランジスタ35及び電圧選択トランジスタ37をON状態とし、それ以外のブロック選択トランジスタ35及び電圧選択トランジスタ37をOFF状態とする。例えば、所定のブロック選択線BLKSEL及び電圧選択線33の電圧を“H”状態とし、それ以外の電圧を“L”状態とする。尚、Nチャネル型でなくPチャネル型のトランジスタを用いる場合には、これらの配線に逆の電圧を印加する。
The
尚、図示の例において、アドレスデコーダ22には、1つのメモリブロックMBに対し1つずつブロック選択線BLKSELが設けられている。しかしながら、この構成は適宜変更可能である。例えば、2以上のメモリブロックMBについて1つずつブロック選択線BLKSELを備えていても良い。
In the illustrated example, the
ブロック選択回路23は、メモリブロックMBに対応する複数のブロック選択部34を備える。これら複数のブロック選択部34は、それぞれ、ワード線WL及び選択ゲート線(SGD、SGS)に対応する複数のブロック選択トランジスタ35を備える。ブロック選択トランジスタ35は、例えば、電界効果型の耐圧トランジスタである。ブロック選択トランジスタ35のドレイン電極は、それぞれ、対応するワード線WL又は選択ゲート線(SGD、SGS)に電気的に接続される。ソース電極は、それぞれ、配線CG及び電圧選択回路24を介して動作電圧出力端子31に電気的に接続される。ゲート電極は、対応するブロック選択線BLKSELに共通に接続される。
The
尚、図示の例において、ブロック選択回路23には、1つのワード線WLについて1つずつブロック選択トランジスタ35が設けられ、1つの選択ゲート線(SGD、SGS)について1つずつブロック選択トランジスタ35が設けられている。しかしながら、この構成は適宜変更可能である。例えば、1つの選択ゲート線(SGD、SGS)について2つずつブロック選択トランジスタ35を設けても良い。
In the illustrated example, the
電圧選択回路24は、ワード線WL及び選択ゲート線(SGD、SGS)に対応する複数の第一電圧選択部36を備える。これら複数の第一電圧選択部36は、それぞれ、複数の電圧選択トランジスタ37を備える。電圧選択トランジスタ37は、例えば、電界効果型の耐圧トランジスタである。電圧選択トランジスタ37のドレイン端子は、それぞれ、配線CG及びブロック選択回路23を介して、対応するワード線WL又は選択ゲート線(SGD、SGS)に電気的に接続される。ソース端子は、それぞれ、対応する動作電圧出力端子31に電気的に接続される。ゲート電極は、それぞれ、対応する電圧選択線33に接続される。
The
センスアンプ25は、複数のビット線BLに接続される。センスアンプ25は、例えば、ビット線BLに対応する複数のセンスアンプユニットを備える。センスアンプユニットは、それぞれ、動作電圧生成回路21において生成された電圧に基づいてビット線BLを充電するクランプトランジスタと、ビット線BLの電圧又は電流をセンスするセンス回路と、このセンス回路の出力信号や書込みデータ、ベリファイパスフラグ等を保持する複数のラッチと、論理回路と、を備える。論理回路は、例えば読出動作に際して、ラッチに保持された下位ページのデータを参照してメモリセルMCに保持されたデータを特定する。また、例えば書込動作に際して、ラッチに保持された下位ページのデータを参照して、ビット線BLの電圧を制御する。
The
シーケンサ26は、入力された命令及び半導体記憶装置の状態に応じて、動作電圧生成回路21、アドレスデコーダ22及びセンスアンプ25に制御信号を出力する。例えば、シーケンサ26は、クロック信号に従って順次コマンドレジスタのコマンドデータを参照し、このコマンドデータをデコードして、動作電圧生成回路21、アドレスデコーダ22及びセンスアンプ25に出力する。
The
次に、図2を参照して、本実施形態に係る半導体記憶装置10の構成について説明する。図2は、本実施形態に係る半導体記憶装置10の模式的な平面図である。尚、図2は模式的な構成を示すものであり、具体的な構成は適宜変更可能である。また、図2においては、一部の構成が省略されている。
Next, the configuration of the
図2に示す通り、本実施形態に係る半導体記憶装置10は、半導体基板100を備える。図示の例において、半導体基板100にはX方向に並ぶ2つのメモリセルアレイMAが設けられている。また、メモリセルアレイMAのX方向の両端部に沿ってY方向に延伸する領域には、メモリセルアレイMAに近い方から順に、ブロック選択回路23及びアドレスデコーダ22が設けられている。また、メモリセルアレイMAのY方向の端部に沿ってX方向に延伸する領域には、センスアンプ25が設けられている。センスアンプ25が設けられた領域のX方向の両端部近傍の領域には、動作電圧生成回路21が設けられている。また、これらの領域の外側の領域には、シーケンサ26が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
[メモリセルアレイMA]
次に、図2〜図4を参照して、メモリセルアレイMAの構成について説明する。図3(a)は、図2に示す半導体記憶装置10をA−A´線に沿って切断し、矢印の方向に見た場合の模式的な断面図である。図3(b)は、図3(a)に示す半導体記憶装置の断面の一部を拡大した図である。図4は、図2に示す半導体記憶装置10をB−B´線に沿って切断し、矢印の方向に見た場合の模式的な断面図である。尚、図2〜図4は模式的な構成を示すものであり、具体的な構成は適宜変更可能である。また、図2〜図4においては、一部の構成が省略されている。
[Memory cell array MA]
Next, the configuration of the memory cell array MA will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. 3A is a schematic cross-sectional view when the
メモリセルアレイMAは、図2に示す様に、Y方向に並ぶ複数のメモリブロックMBを備える。メモリブロックMBは、図示しない複数のメモリトレンチ、複数の半導体柱120、図示しない複数のセレクトゲート線、及び複数のワード線WLを有する。複数のメモリトレンチは、Y方向に所定間隔で配列される。メモリトレンチの各々は、絶縁領域であり、例えば、シリコン酸化層を含む。Y方向に隣り合うメモリトレンチ間にはワード線WLが設けられる。Y方向に隣り合うワード線WLは、メモリトレンチによってそれぞれ離隔されている。
As shown in FIG. 2, the memory cell array MA includes a plurality of memory block MBs arranged in the Y direction. The memory block MB has a plurality of memory trenches (not shown), a plurality of
メモリブロックMBには、図3に例示する様に、半導体基板100上に設けられた複数の導電層110と、複数の半導体柱120と、複数の導電層110及び複数の半導体柱120の間にそれぞれ設けられた複数のゲート絶縁膜130と、を備える。
In the memory block MB, as illustrated in FIG. 3, between the plurality of
半導体基板100は、例えば、P型の不純物を含む単結晶シリコン(Si)等の半導体基板である。半導体基板100の表面の一部には、リン(P)等のN型の不純物を含むN型ウェル101が設けられている。また、N型ウェル101の表面の一部には、ホウ素(B)等のP型の不純物を含むP型ウェル102が設けられている。また、半導体基板100の表面の一部には、SiO2等の絶縁領域STI(図4)が設けられている。以下、半導体基板100の表面のうち、絶縁領域STIが設けられていない領域を、半導体領域と呼ぶことがある。
The
導電層110は、X方向に延伸する略板状の導電層であり、Z方向に複数並んでいる。導電層110は、例えば、窒化チタン(TiN)及びタングステン(W)の積層膜等を含んでいても良いし、リン又はホウ素等の不純物を含む多結晶シリコン等を含んでいても良い。また、導電層110の間には、酸化シリコン(SiO2)等の絶縁層111が設けられている。
The
複数の導電層110のうち、最下層に位置する一又は複数の導電層110は、ソース選択線SGS(図1)及びこれに接続された複数のソース選択トランジスタSTSのゲート電極として機能する。また、これよりも上方に位置する複数の導電層110は、ワード線WL(図1)及びこれに接続された複数のメモリセルMC(図1)のゲート電極として機能する。また、これよりも上方に位置する一又は複数の導電層110は、ドレイン選択線SGD及びこれに接続された複数のドレイン選択トランジスタSTD(図1)のゲート電極として機能する。
Among the plurality of
半導体柱120は、X方向及びY方向に複数配設される。半導体柱120は、例えば、ノンドープの多結晶シリコン(Si)等の半導体膜である。図3(a)に示す様に、半導体柱120は、例えば、略円筒状の形状を有し、中心部分には酸化シリコン等の絶縁膜121が設けられている。また、半導体柱120の外周面は、それぞれ導電層110によって囲われている。半導体柱120の下端部は、ノンドープの単結晶シリコン等の半導体層122を介して半導体基板100のP型ウェル102に接続される。半導体層122は、酸化シリコン等の絶縁層123を介して導電層110に対向する。半導体柱120の上端部は、リン(P)等のN型の不純物を含む半導体層124、コンタクトCh及びCbを介してビット線BLに接続される。半導体柱120は、それぞれ、1つのメモリユニットMU(図1)に含まれる複数のメモリセルMC及びドレイン選択トランジスタSTDのチャネル領域として機能する。半導体層122は、ソース選択トランジスタSTSのチャネル領域として機能する。
A plurality of
ゲート絶縁膜130は、例えば図3(b)に示す通り、半導体柱120及び導電層110の間に積層されたトンネル絶縁膜131、電荷蓄積膜132、及び、ブロック絶縁膜133を備える。トンネル絶縁膜131及びブロック絶縁膜133は、例えば、酸化シリコン等の絶縁膜である。電荷蓄積膜132は、例えば、窒化シリコン(SiN)等の電荷を蓄積可能な膜である。
As shown in FIG. 3B, for example, the
尚、図3(b)には、ゲート絶縁膜130が窒化シリコン等の電荷蓄積膜132を備える例を示したが、ゲート絶縁膜130は、例えば、N型又はP型の不純物を含む多結晶シリコン等のフローティングゲートを備えていても良い。
Although FIG. 3B shows an example in which the
[ブロック選択回路23]
次に、図5を参照して、本実施形態に係るブロック選択回路23の構成例について説明する。図5は、図2の半導体記憶装置を構成するブロック選択回路23の一部の模式的な拡大図である。尚、図5は、模式的な構成を示すものであり、具体的な構成は適宜変更可能である。また、図5においては、一部の構成が省略されている。
[Block selection circuit 23]
Next, a configuration example of the
図4等に例示する様に、本実施形態においては、半導体基板100の表面に、複数のトランジスタが設けられている。これら複数のトランジスタの一部は、例えば、ブロック選択回路23を構成するブロック選択トランジスタ35(図1)として機能する。
As illustrated in FIG. 4 and the like, in the present embodiment, a plurality of transistors are provided on the surface of the
図5は、ブロック選択回路23の模式的な構成を示す等価回路図である。ブロック選択回路23は、異なるタイミングで動作させる四つのメモリブロック(第一メモリブロックMBC、第二メモリブロックMBA、第三メモリブロックMBD、第四メモリブロックMBBのそれぞれに接続された、複数のトランジスタアレイ領域C、A、D、Bを備えている。トランジスタアレイ領域A、B、C、Dは、それぞれ、複数の選択用MOSトランジスタ35のアレイを有する。ここでは、いずれのトランジスタアレイ領域も、X方向及びY方向の双方において、異なるメモリブロックに接続されるものと隣り合うように構成されている。例えば、メモリブロックMBAに接続されたトランジスタアレイ領域Aは、他のメモリブロックMBAに接続されたトランジスタアレイ領域Aと、互いに隣合わないように構成されている。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram showing a schematic configuration of the
また、ブロック選択回路23は、X方向に隣接するトランジスタアレイ領域同士の間、具体的には、トランジスタアレイ領域Aとトランジスタアレイ領域Cの間、トランジスタアレイ領域Bとトランジスタアレイ領域Dの間に、それぞれ活性領域AA1、AA2を備えている。
Further, the
図6(a)、(b)は、図5のブロック選択回路23の一部の模式的な構成を示す断面図である。
6 (a) and 6 (b) are cross-sectional views showing a schematic configuration of a part of the
図6(a)は、LL1線においてブロック選択回路23を切断した際の断面図である。基板100の一方の主面100A側において、トランジスタアレイ領域C、活性領域AA1、トランジスタアレイ領域Aに、第1導電型(n型またはp型)の導電性を有する第1不純物が注入されている場合について例示している。トランジスタアレイ領域Cと活性領域AA1の間、活性領域AA1とトランジスタアレイ領域Aの間には、絶縁領域STIが形成されている。基板100は、その全体、あるいは、トランジスタアレイ領域C、活性領域AA1、トランジスタアレイ領域Aのそれぞれを囲む一部(ウェル)が、第1導電型と反対の第2導電型の導電性を有する。
FIG. 6A is a cross-sectional view when the
図6(b)は、LL2線においてブロック選択回路23を切断した際の断面図である。基板100の一方の主面100A側において、活性領域AA1に第1不純物が注入されている場合について例示している。活性領域AA1の上にはコンタクト(電極)CSが形成され、トランジスタアレイ領域C、トランジスタアレイ領域Aの上にはゲート絶縁膜150を挟んでゲート電極140が形成されている。
FIG. 6B is a cross-sectional view when the
図7(a)は、図5のブロック選択回路23に含まれる一部の活性領域AA1、AA2の周辺(破線で囲まれた領域)を拡大した図である。二つのブロック選択トランジスタ35(第一トランジス35C、第二トランジスタ35A)の間に、活性領域AA1、AA2が設けられている。活性領域AA1、AA2に設けられた第1導電型の不純物濃度は、基板100表面に近づくほど高くなっている。
FIG. 7A is an enlarged view of the periphery (region surrounded by a broken line) of a part of the active regions AA1 and AA2 included in the
第一トランジス35Cは、基板100上に設けられ、第1導電型を有する第1不純物領域D1と、基板100上に設けられ、第1不純物領域D1と第1方向(Y方向)に離れて位置し、第1導電型を有する第2不純物領域D2と、第1不純物領域D1と第2不純物領域D2の間であって、基板表面100A上に設けられた第1電極E1とを含む。
The first transient 35C is provided on the
第2トランジスタ35Aは、基板100上に設けられ、第1不純物領域D1と第1方向と交差する第2方向(X方向)に離れて位置し、第1導電型を有する第3不純物領域D3と、基板100上に設けられ、第3不純物領域D3と第1方向に離れて位置し、第1導電型を有する第4不純物領域D4と、第3不純物領域D3と、第4不純物領域D4の間であって、基板表面100A上に設けられた第2電極E2とを含む。
The second transistor 35A is provided on the
第2不純物領域D2、第4不純物領域D4および、活性領域AA1、AA2は、制御回路24(図1)と電気的に接続されている。 The second impurity region D2, the fourth impurity region D4, and the active regions AA1 and AA2 are electrically connected to the control circuit 24 (FIG. 1).
第1不純物領域D1は、第1メモリブロックMBCに設けられる配線に電気的に接続されている。第3不純物領域D3は、第2メモリブロックMBAに設けられる配線に電気的に接続されている。第5不純物領域D5は、第3メモリブロックMBDに設けられる配線に電気的に接続されている。第6不純物領域D6は、第4メモリブロックMBBに設けられる配線に電気的に接続されている。 The first impurity region D1 is electrically connected to the wiring provided in the first memory block MB C. The third impurity region D3 is electrically connected to the wiring provided in the second memory block MB A. Fifth impurity region D5 is electrically connected to the wiring provided in the third memory block MB D. The sixth impurity region D6 is electrically connected to the wiring provided in the fourth memory block MB B.
基板100上に設けられ、第2不純物領域D2と第1方向に離れて位置し、1導電型を有する第5不純物領域D5と、第2不純物領域D2と、第5不純物領域D5の間であって、基板100表面上に設けられた第3電極D3とを含む第3トランジスタ35Dとをさらに備える。
It is located on the
基板100上に設けられ、第4不純物領域D4と第1方向に離れて位置し、1導電型を有する第6不純物領域D6と、第4不純物領域D4と、第6不純物領域D6の間であって、基板100表面上に設けられた第4電極D4とを含む第4トランジスタ35Bとをさらに備える。
It is located on the
活性領域AA1、AA2において、半導体基板100の表面には、図1に示す制御回路24に接続されるコンタクトCSが形成されている。半導体基板100の表面のうち、コンタクトCSが接触する部分とその近傍部分(破線で囲む部分)は、電気抵抗を低くするために、他の部分に比べて不純物濃度が高くなっている。Y方向において、活性領域AA1と活性領域AA2とは離間している。
In the active regions AA1 and AA2, a contact CS connected to the
図7(b)は、図7(a)の活性領域AA1、AA2に関する変形例を示す図である。図5、7(a)では、Y方向に並ぶ活性領域同士が、互いに分離している場合について例示しているが、図7(b)に示すように、これらは互いに連結していてもよい。活性領域同士が互いに分離している場合、活性領域間での電流リークを抑えることができる。活性領域同士が互いに連結している場合、制御回路24に接続する配線の数を少なくすることができる。
FIG. 7B is a diagram showing a modified example of the active regions AA1 and AA2 of FIG. 7A. Although the active regions arranged in the Y direction are separated from each other in FIGS. 5 and 7 (a), they may be connected to each other as shown in FIG. 7 (b). .. When the active regions are separated from each other, current leakage between the active regions can be suppressed. When the active regions are connected to each other, the number of wires connected to the
活性領域AA1、AA2では、少なくとも半導体基板100の表面から所定の深さ(n型ウェルと同程度の深さ)の部分が、X方向に隣接する両側のトランジスタアレイ領域のソース/ドレイン拡散層と、同じ極性(n型またはp型)を有する。本実施形態のように、p型半導体基板を用い、隣接するトランジスタアレイ領域の選択用トランジスタをp型MOSトランジスタとする場合、活性領域AA1、AA2は、p型MOSトランジスタと同様に、n型ウェルに形成されることになる。隣接するトランジスタアレイ領域の選択用トランジスタをn型MOSトランジスタとする場合、n型ウェルの形成は不要となる。
In the active regions AA1 and AA2, at least a portion having a predetermined depth (a depth similar to that of the n-type well) from the surface of the
図4では図示していないが、ブロック選択回路23における、トランジスタアレイ領域A、B、C、Dの電位、および活性領域AA1、AA2の電位は、制御回路(電圧選択回路)24によって制御される。
Although not shown in FIG. 4, the potentials of the transistor array regions A, B, C, and D and the potentials of the active regions AA1 and AA2 in the
制御回路24は、トランジスタアレイ領域A、B、C、Dの電位と、活性領域AA1、AA2の電位とを、別々に制御できるように構成されていることが好ましい。つまり、図1に示すように、制御回路24のうち、トランジスタアレイ領域A、B、C、Dに接続された第一電圧選択部36と、活性領域AA1、AA2に接続された第二電圧選択部38とが、互いに別々の回路であって電気的に絶縁されていることが好ましい。
The
第二電圧選択部38は、隣接する二つのトランジスタアレイ領域のうち、一方にかかる電圧をV1とし、他方にかかる電圧をV2としたとき、活性領域にかかる電圧Vが、V1≦V≦V2となるように、好ましくは、V1<V<V2となるように構成される。トランジスタアレイ領域間で、電位の勾配が急峻になるのを防ぐ観点から、活性領域の電圧Vは、V1とV2の中間の電圧である(V1+V2)/2に近ければさらに好ましく、(V1+V2)/2であれば最も好ましい。
In the second
具体的には、トランジスタアレイ領域A、B、C、Dにかかる電圧を、それぞれVA、VB、VC、VDとしたとき、活性領域AA1にかかる電圧Vは、VA≦V≦VCまたはVC≦V≦VAとなるように、好ましくは、VA<V<VCまたはVC<V<VAとなるように構成される。同様に、活性領域AA2にかかる電圧Vは、VB≦V≦VDまたはVD≦V≦VBとなるように、好ましくは、VB<V<VDまたはVD<V<VBとなるように構成される。 Specifically, the transistor array region A, B, C, the voltage applied to the D, when V A, V B, V C, and V D respectively, the voltage V applied to the active region AA1 is, V A ≦ V ≦ such that V C or V C ≦ V ≦ V a, preferably, configured such that V a <V <V C or V C <V <V a. Similarly, the voltage V applied to the active region AA2 is such that V B ≦ V ≦ V D or V D ≦ V ≦ V B, preferably, V B <V <V D or V D <V <V B It is configured to be.
図8は、ブロック選択回路23の活性領域AA1、AA2に接続される、第二電圧選択部38の構成例1を示す図である。この構成例では、異なるメモリブロックに接続された二つのトランジスタアレイ領域が、一方向(X方向)に交互に並ぶ列CLを複数形成し、列CLごとに、活性領域が共通の第二電圧選択部38に接続されている。少なくとも列CLと同数の第二電圧選択部38が設けられており、一つの第二電圧選択38に対し、一つの列CLに属する活性領域が接続される。具体的には、二つのトランジスタアレイ領域A、Cが、一方向(X方向)に交互に並ぶ列CL1を複数(ここでは二列)形成し、それぞれ別々の第二電圧選択部38ACに接続される。同様に、二つのトランジスタアレイ領域B、Dが、一方向に交互に並ぶ列CL2を複数(ここでは二列)形成す、それぞれ別々の第二電圧選択部38BDに接続される。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example 1 of the second
さらに、列CLごとに、属する複数の活性領域が、共通の第二電圧選択部38に接続されている。つまり、活性領域は、列CLごとに異なる第二電圧選択部38に接続されている。このような構成においては、活性領域に印加する電圧を、列単位で制御することができるため、一つ一つの活性領域に個別に電圧を印加する場合に比べて、制御回路24に設ける第二電圧選択部38の数を少なくすることができる。
Further, for each column CL, a plurality of active regions to which it belongs are connected to a common second
図9は、ブロック選択回路23の活性領域AA1、AA2に接続される、第二電圧選択部38の構成例2を示す図である。構成例2では、構成例1と同様の列CL1、CL2が形成されているが、接続するメモリブロックの組み合わせが同じである、複数の列からなるグループGごとに、活性領域が共通の第二電圧選択部38に接続されている。一つの第二電圧選択部38に対し、複数の列CLに属する活性領域が接続される。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example 2 of the second
具体的には、接続するメモリブロックの組み合わせがMBA、MBCである複数の列CL1からなるグループG1では、活性領域AA1が共通の第二電圧選択部38に接続されている。同様に、接続するメモリブロックの組み合わせがMBB、MBDである複数の列CL2からなるグループG2では、活性領域AA2が共通の第二電圧選択部38に接続されている。このような構成においては、活性領域にかかる電圧を、グループ単位で制御することができるため、一つ一つの列に個別に電圧をかける場合に比べて、制御回路24に設ける第二電圧選択部38の数を少なくすることができる。
Specifically, in the group G1 composed of a plurality of columns CL1 in which the combination of the memory blocks to be connected is MB A and MB C , the active region AA1 is connected to the common second
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ブロック選択回路において、隣接する二つのトランジスタアレイ領域の間に活性領域を持つことにより、この活性領域に対し、トランジスタアレイ領域とは独立して異なる電圧を印加することができる。 According to at least one embodiment described above, in the block selection circuit, by having an active region between two adjacent transistor array regions, a voltage different from this active region independently of the transistor array region is provided. Can be applied.
半導体記憶装置では、トランジスタの縮小ともに、書き込み電圧、消去電圧に対する耐圧性維持を両立させるために、一ブロック当たりのトランジスタの数を減らすデザイン緩和が行われている。デザイン緩和を行った場合、動作タイミングあるいは印加電圧が異なるトランジスタアレイ領域同士による、隣接配置が生じ得る。この場合、隣接するトランジスタアレイ領域間で高い電位差が発生するが、上記実施形態の通り、活性領域に対し、二つのトランジスタアレイ領域に印加される電圧の中間の電圧を印加することにより、この電位差を緩和し、耐圧性を向上させることができる。 In semiconductor storage devices, design relaxation is performed to reduce the number of transistors per block in order to reduce the number of transistors and maintain the withstand voltage against write voltage and erase voltage at the same time. When the design is relaxed, the transistor array regions having different operation timings or applied voltages may be adjacent to each other. In this case, a high potential difference occurs between adjacent transistor array regions, but as described in the above embodiment, this potential difference is obtained by applying a voltage intermediate between the voltages applied to the two transistor array regions to the active region. Can be relaxed and the pressure resistance can be improved.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10…半導体記憶装置、21…動作電圧生成回路、22…アドレスデコーダ、
23…ブロック選択回路、24…電圧選択回路(制御回路)、25…センスアンプ、
26…シーケンサ、31…動作電圧出力端子、33…電圧選択線、
35…ブロック選択トランジスタ、36…第一電圧選択部、
37…電圧選択トランジスタ、38、38AC、38BD…第二電圧選択部、
100…半導体基板、102P型ウェル層、110…導電層、111…絶縁層、
120…半導体柱、122、124…半導体層、130…ゲート絶縁膜、
131…トンネル絶縁膜、132…電荷蓄積膜、133…ブロック絶縁膜、
140…ゲート電極、A、B、C、D…トランジスタアレイ領域、
AA1、AA2…活性領域、BL…ビット線、BLKSEL…ブロック選択線、CG…配線、
CL、CL1、CL2・・・列、CS…コンタクト、MA…メモリセルアレイ、
MB…メモリブロック、MC…メモリセル、MF…メモリフィンガー、
MS…メモリストリング、MU…メモリユニット、PC…周辺回路、
SGD、SGS…選択トランジスタ、SL…ソース線、
STD…ドレイン選択トランジスタ、STI…絶縁領域、WL…ワード線
10 ... Semiconductor storage device, 21 ... Operating voltage generation circuit, 22 ... Address decoder,
23 ... block selection circuit, 24 ... voltage selection circuit (control circuit), 25 ... sense amplifier,
26 ... Sequencer, 31 ... Operating voltage output terminal, 33 ... Voltage selection line,
35 ... block selection transistor, 36 ... first voltage selection unit,
37 ... Voltage selection transistor, 38, 38 AC , 38 BD ... Second voltage selection,
100 ... semiconductor substrate, 102P type well layer, 110 ... conductive layer, 111 ... insulating layer,
120 ... Semiconductor column, 122, 124 ... Semiconductor layer, 130 ... Gate insulating film,
131 ... Tunnel insulating film, 132 ... Charge storage film, 133 ... Block insulating film,
140 ... Gate electrode, A, B, C, D ... Transistor array region,
AA1, AA2 ... active region, BL ... bit line, BLKSEL ... block selection line, CG ... wiring,
CL, CL1, CL2 ... Column, CS ... Contact, MA ... Memory cell array,
MB ... memory block, MC ... memory cell, MF ... memory finger,
MS ... memory string, MU ... memory unit, PC ... peripheral circuit,
SGD, SGS ... Selective transistor, SL ... Source line,
STD ... drain selection transistor, STI ... isolated region, WL ... word line
Claims (12)
前記基板上に設けられ、第1導電型を有する第1不純物領域と、
前記基板上に設けられ、前記第1不純物領域と第1方向に離れて位置し、前記第1導電型を有する第2不純物領域と、
前記第1不純物領域と前記第2不純物領域の間であって、基板表面上に設けられた第1電極とを含む第1トランジスタと、
前記基板上に設けられ、前記第1不純物領域と前記第1方向と交差する第2方向に離れて位置し、第1導電型を有する第3不純物領域と、
前記基板上に設けられ、前記第3不純物領域と前記第1方向に離れて位置し、前記第1導電型を有する第4不純物領域と、
前記第3不純物領域と、前記第4不純物領域の間であって、基板表面上に設けられた第2電極とを含む第2トランジスタと、
前記第1トランジスタと前記第2トランジスタの間に設けられ、第1導電型を有する活性領域と、を含む半導体記憶装置。 With the board
A first impurity region provided on the substrate and having a first conductive type,
A second impurity region provided on the substrate, located away from the first impurity region in the first direction, and having the first conductive type,
A first transistor between the first impurity region and the second impurity region, which includes a first electrode provided on the surface of the substrate.
A third impurity region provided on the substrate, located apart from the first impurity region in the second direction intersecting the first direction, and having a first conductive type,
A fourth impurity region provided on the substrate, located away from the third impurity region in the first direction, and having the first conductive type,
A second transistor between the third impurity region and the fourth impurity region, which includes a second electrode provided on the surface of the substrate.
A semiconductor storage device provided between the first transistor and the second transistor and including an active region having a first conductive type.
前記第2不純物領域と、前記第5不純物領域の間であって、基板表面上に設けられた第3電極とを含む第3トランジスタとをさらに備える請求項1に記載の半導体記憶装置。 A fifth impurity region provided on the substrate, located away from the second impurity region in the first direction, and having the first conductive type,
The semiconductor storage device according to claim 1, further comprising a third transistor between the second impurity region and the fifth impurity region, which includes a third electrode provided on the surface of the substrate.
前記第1不純物領域は、前記第1メモリブロックに設けられる配線に電気的に接続され、前記第5不純物領域は、第3メモリブロックに設けられる配線に電気的に接続される請求項4に記載の半導体記憶装置。 Further including the second impurity region and a control circuit electrically connected to the active region.
The fourth aspect of claim 4, wherein the first impurity region is electrically connected to the wiring provided in the first memory block, and the fifth impurity region is electrically connected to the wiring provided in the third memory block. Semiconductor storage device.
前記第4不純物領域と、前記第6不純物領域の間であって、基板表面上に設けられた第4電極とを含む第4トランジスタとをさらに備える請求項4に記載の半導体記憶装置。 A sixth impurity region provided on the substrate, located away from the fourth impurity region in the first direction, and having the first conductive type,
The semiconductor storage device according to claim 4, further comprising a fourth transistor between the fourth impurity region and the sixth impurity region, which includes a fourth electrode provided on the surface of the substrate.
前記第1不純物領域は、第1メモリブロックに設けられる配線に電気的に接続され、
前記第3不純物領域は、第2メモリブロックに設けられる配線に電気的に接続され、
前記第5不純物領域は、第3メモリブロックに設けられる配線に電気的に接続され、
前記第6不純物領域は、第4メモリブロックに設けられる配線に電気的に接続される請求項6に記載の半導体記憶装置。 The second impurity region, the fourth impurity region, and a control circuit electrically connected to the active region are further included.
The first impurity region is electrically connected to the wiring provided in the first memory block.
The third impurity region is electrically connected to the wiring provided in the second memory block.
The fifth impurity region is electrically connected to the wiring provided in the third memory block.
The semiconductor storage device according to claim 6, wherein the sixth impurity region is electrically connected to a wiring provided in the fourth memory block.
隣接する前記トランジスタアレイ領域同士の間に設けられた活性領域と、
を備えたブロック選択回路と、
前記トランジスタアレイ領域の電位、および前記活性領域の電位を制御する制御回路と、を含み、
前記活性領域のうち、少なくとも前記制御回路と接続する部分が、前記選択用MOSトランジスタの拡散層と同じ極性を有する半導体記憶装置。 A plurality of transistor array regions having an array of multiple selection MOS transistors connected to a memory block,
An active region provided between adjacent transistor array regions and
With a block selection circuit equipped with
A control circuit for controlling the potential of the transistor array region and the potential of the active region is included.
A semiconductor storage device in which at least a portion of the active region connected to the control circuit has the same polarity as the diffusion layer of the selection MOS transistor.
前記列ごとに、前記活性領域が共通の前記第二電圧選択部に接続されている請求項10に記載の半導体記憶装置。 Two transistor array regions connected to different memory blocks form a plurality of rows alternately arranged in one direction.
The semiconductor storage device according to claim 10, wherein the active region is connected to the common second voltage selection unit for each column.
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